【题目】CO2是一种温室气体,据科学家预测,到21世纪中叶,全球气温将升高1.5~4.5 ℃,地球气温的升高会引起海平面升高,对人类的生存环境产生巨大的影响。如何合理地利用CO2是摆在科学家面前的一个重大课题。回答下列问题:
(1)工业上利用高温、高压条件,可用CO2与NH3合成尿素[CO(NH2)2],该反应的化学方程式为___。
(2)一定条件下,不同量的CO2与不同量的NaOH充分反应放出的热量如下表所示:
CO2的量 | NaOH溶液的量 | 放出的热量 | |
① | 22.0 g | 750 mL 1.0 mol·L-1 | x kJ |
② | 1.0 mol | 2.0 L 1.0 mol·L-1 | y kJ |
写出该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式: ___________________。
(3)在一定温度和催化剂作用下,可将CO2转化为燃料CH4,反应方程式为CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) ΔH。当300 ℃时,一定量的CO2和H2混合气体在容积为2 L的恒容密闭容器中发生上述反应,5 min后达到平衡,此时各物质的浓度如下表:
物质 | CO2(g) | H2(g) | CH4(g) | H2O(g) |
浓度/mol·L-1 | 0.2 | 0.8 | a | 1.6 |
则平衡时容器中甲烷的物质的量n(CH4)=________。从反应开始到达到平衡时的化学反应速率v(CH4)=__________。500 ℃时该反应的平衡常数K=16,则该反应的ΔH__________(填“>”“<”)0。
(4)CO2还可用于生产甲醇,一定条件下,发生反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。
①在容积为2 L的恒容密闭容器中,通入2 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,下列说法能够表明该可逆反应达到平衡状态的是__________(填字母)。
a.消耗3 mol H2(g)时,有1 mol CH3OH(g)生成
b.转移3 mol电子时,反应的CO2为11.2 L(标准状况)
c.体系中气体的密度不变
d.水蒸气的体积分数保持不变
e.单位时间内生成H2(g)与生成H2O(g)的物质的量之比为3∶1
②用多孔石墨作电极,30% KOH溶液作电解质溶液,可设计如图甲所示的甲醇燃料电池,该电池的负极反应式为______________________________。若将该燃料电池与电解饱和食盐水的装置进行串联(如图),当有0.12 mol 电子发生转移时,断开电源,将溶液冷却至室温,测得食盐溶液为120 mL,则此时乙装置中溶液的pH=________(假设食盐水中有足量的NaCl,且Cl2完全逸出)。
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【题目】重金属元素铬的毒性较大,含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:
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注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 | Al(OH)3 | Cr(OH)3 |
pH | 3.7 | 9.6 | 11.1 | 8 | 9(>9溶解) |
(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。
A.Na2O2B.HNO3C.FeCl3D.KMnO4
(2)加入NaOH溶液调整溶液pH=8时,除去的离子是________;已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaR―→MRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是__________。
A.Fe3+B.Al3+C.Ca2+D.Mg2+
(3)还原过程中,每消耗0.8 mol Cr2O
转移4.8 mol e-,该反应离子方程式为________________。
Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O
形式存在,工业上常用电解法处理含Cr2O
的废水:
该法用Fe作电极电解含Cr2O
的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3溶液。
(1)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极?________(填“能”或“不能”),理由是______________。
(2)电解时阳极附近溶液中Cr2O
转化为Cr3+的离子方程式为___________________。
(3)常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,溶液的pH应为____时才能使c(Cr3+)降至10-5mol·L-1。